Content

• Nom
• Comprensió dels números de model
• Cores, unitats d’execució, ALU
• El paisatge de la GPU canvia
• Embolicar

Quan es tracta de gràfics per a telèfons intel·ligents, la majoria de dispositius Android utilitzen unitats de processament de gràfics (GPU) de Qualcomm (Adreno) o Arm (Mali), però com diria Yoda, n’hi ha un altre.

Potser heu notat el nom de PowerVR en relació amb alguns processadors Android. PowerVR és una sèrie GPU de Imagination Technologies. El processador MediaTek Helio P90 utilitza el PowerVR GM9446, el MediaTek Helio X30 utilitza el PowerVR 7XTP-MT4 i l'Helio P22 utilitza el PowerVR GE8320. Altres processadors MediaTek inclosos l’Helio P35, l’Helio X10 i el MT8183 (que es troba a l’Amazon Kindle Fire HD) també utilitzen GPUs PowerVR.

Tampoc és només MediaTek. Unisoc SC9861G-IA utilitza el PowerVR GT7200. La línia Atom d’Intel té diversos models amb GPUs PowerVR. PowerVR també es pot trobar en processadors d'Allwinner i Rockchip.

L’elefant de la sala és Apple. Fins fa poc, Apple incorporava les GPU d’imaginació als seus processadors de la sèrie A. El processador Apple A4, que es troba a l’iPhone 4, va utilitzar el PowerVR SGX 535. L’A5 i l’A6 van utilitzar el PowerVR SGX543, l’A7 va utilitzar el PowerVR G6430, l’A8 va utilitzar el GX6450 i l’A9 va utilitzar el GT7600. I aquí és on tot va acabar de manera força brusca. Si bé l’A10 utilitzava probablement algun tipus de GPU híbrida personalitzada, la relació d’Apple amb Imagination va canviar dràsticament. El resultat va ser un trastorn per a l'empresa a nivell comercial. Es van produir canvis al capdamunt (CEO i CFO), la companyia va vendre la seva divisió de CPU MIPS i, finalment, la resta de la companyia va ser adquirida per Canyon Bridge, un fons de capital privat centrat a la Xina.

L’elefant de la sala és Apple.

Tanmateix, les GPU PowerVR no van morir, i potser té un futur brillant. Les GPU es troben en més que telèfons intel·ligents. Tots els dispositius de diferents caixes, televisors intel·ligents, sistemes d’entreteniment per a automòbils i equipament mèdic, fan servir GPU. En segon lloc, l’ús continuat de les GPUs PowerVR en nous processadors, com l’Helio P90, significa que els fabricants de SoC encara consideren la GPU PowerVR com una opció viable. En tercer lloc, el paisatge de la GPU actual canvia, i si la imaginació és capaç de muntar l'onada, podria sortir a la part superior. Més sobre això més endavant.

Nom

Nomenar les coses sempre és difícil, però algunes empreses són millors que altres. Els esquemes de denominació de la GPU de Qualcomm i Arm són relativament senzills. L’esquema de denominació d’imaginació GPU és una mica més matisat.

La primera informació bàsica és que actualment l'empresa compta amb dues arquitectures principals de GPU: Rogue i Furian. Les primeres GPU basades en Rogue es van publicar el 2012 amb les GPUs PowerVR Series6. L’arquitectura Rogue ha estat ajustada i desenvolupada al llarg dels anys i ha servit de base per a totes les GPU d’imaginacions fins a les GPUs Series9XE i Series9XM del 2017 incloses.

Furian és una arquitectura més recent de la GPU, la primera rehabilitació de l'arquitectura d'Imagination des del 2012. Hi ha dues GPU Furian actualment, la PowerVR GT8525 i la PowerVR GT8540. Ambdues formen part de la gamma PowerVR Series8XT, cosa que és una mica confusa ja que les GPU Series9XE i XM utilitzen l’arquitectura Rogue més antiga, igual que les Series8XE i Series8XE Plus. Actualment, no hi ha processadors mòbils anunciats que utilitzen una GPU Furian actualment.

Comprensió dels números de model

Les GPU PowerVR solen utilitzar números de model de quatre dígits. La GPU a l’Helio P90 és el GM9446, mentre que l’Heliio P22 utilitza el GE8320. Què volen dir tots aquests números?

El primer dígit és el número de "sèrie". Així, doncs, tots els processadors de la gamma Series8XE i XE Plus comencen amb un 8. Els processadors del rang Series9 comencen amb un nou, etc.

El segon dígit indica quants píxels es processen per cicle de rellotge. Generalment, el nombre especificat és la meitat de la taxa de píxels real. Així que "4" significa vuit píxels per rellotge, "2" significa quatre rellotges de quatre píxels i "1" significa dos píxels per rellotge.

Actualment, la companyia compta amb dues arquitectures principals de GPU: Rogue i Furian.

El tercer dígit és una indicació del poder de processament de la GPU. Alguns fabricants de GPU citen el nombre de “nuclis” a la GPU.El terme "nucli" està obert a una comptabilitat creativa i també a algun tipus de màquina tècnica, cosa que significa que el que un venedor significa un "nucli" és diferent a un altre. Em vaig a endinsar en aquest tema una mica més profund en un moment, però com més gran sigui el tercer dígit, més alt serà el rendiment. Les tarifes són diferents a cada generació, però per a les GPU Series9:

• 1 = 64 FLOPs / Rellotge FP16
• 2 = 128 FP16 FLOPs / Rellotge
• 4 = 256 FP16 FLOPs / Rellotge

L’últim dígit és un indicador de funcions. Per exemple, el GE8322 (anoteu els dos al final) admet la compressió del buffer de fotograma PVRIC (algoritme de descompressió i descompressió sense pèrdues de PowerVR), mentre que el GE8340 (nota el zero), no és compatible.

Cores, unitats d’execució, ALU

Fa molt de temps, en un univers molt llunyà, les GPU utilitzaven dos tipus diferents d’ombra. Els shaders Vertex, que eren els responsables de realitzar transformacions en una llista de punts (vèrtexs) del món 3D al món 2D de pantalla plana; i Shaders de píxels, que calculaven el color d’un píxel basat en informació d’il·luminació i textura. Aquests ombrejos eren programables i generalment hi havia més ombrejadors Pixel que els ombrejos Vertex.

Els ombrívols es coneixen com a nuclis i, amb l’arribada del Model de Shader Unified, on un shader podia actuar com a shader Vertex o un shader Pixel, el terme core es va fer encara més popular.

A mesura que els dissenys de la GPU van avançar, la forma d'aquest nucli va començar a modificar-se. Anteriorment, un sol nucli d’ombra va contenir tota la lògica necessària, inclosa la planificació, execució i enviament de les instruccions que s’executen en l’ombra (perquè són programables). Per augmentar el seu rendiment, els dissenyadors de la GPU van començar a augmentar algunes parts del disseny del shader, fent-los “més grossos” al centre. Això podria doblar o quadruplicar el rendiment d’un nucli ombrejat, però ara es pregunta si es té un nucli amb quatre unitats d’execució o quatre nuclis.

A les GPUs PowerVR, els bits que realitzen matemàtiques reals s’anomenen Aritmetic Logic Unit (ALU). Tenen sabors de 16 bits i 32 bits i s’agrupen en grups.

El PowerVR GX6650 compta amb sis clústers amb un nucli ALU de 192 32 bits (FP32), s'hauria d'anomenar GPU de 192 nuclis? Potser el pla d’anomenament d’imaginació és el millor enfocament al capdavall!

El paisatge de la GPU canvia

Les GPU solien tenir una tasca i una única feina, gràfics en 3D, però les vegades que són "un canvi". Les GPU gestionen ara tot tipus de tasques altament paral·leles en informàtica científica i aprenentatge de màquines. La majoria d'això encara es produeix en supercomputadors o en màquines construïdes amb diverses targetes gràfiques de gamma alta. Tanmateix, ja comença a disminuir les GPU per a mòbils. Els telèfons intel·ligents moderns poden utilitzar models d’inferència de xarxa neuronal, per a coses com el reconeixement d’objectes a l’aplicació de càmera. Ara mateix Android té una API de xarxa neuronal que pot utilitzar la GPU, si hi ha els controladors adequats.

Les GPU PowerVR formen part d’aquest panorama que canvia i són compatibles amb la xarxa neuronal HAL d’OpenCL i Android. Si no n'hi ha prou amb executar una xarxa neuronal a la GPU, Imagination també té un accelerador de xarxa neuronal que admet la xarxa neuronal HAL, Caffe i TensorFlow d'Android.

I després hi ha Raytracing.

Aleshores es produeix el raytracing. Nvidia va crear títols recentment amb les seves GPU d'escriptori capaços de realitzar rapites a temps real. Com a refrescant, el raytracing és una tècnica que "traça" la ruta dels raigs de llum a través d'un entorn 3D. El seu objectiu és imitar de prop la física real de la llum. El resultat són efectes d’il·luminació, ombres, reflexió i refracció altament realistes.

Imagination ha estat capdavantera en el raytracing basat en maquinari durant anys i, encara que encara no es troba als processadors mòbils de l'empresa, segurament està guanyant terreny a l'escriptori. Actualment, Imagination no ven targetes gràfiques de raytracing per als ordinadors de sobretaula, però sí que ha produït algun hardware mòbil de prova de concepte, inclòs el PowerVR GR6500.

Potser us estareu preguntant com una empresa que no ven cap maquinari de raytracing real podria ser "líder en el raytracing basat en maquinari". La resposta és propietat intel·lectual. La imaginació no fa xips, tota la seva tecnologia GPU està autoritzada per fabricants de xips, com MediaTek, i incorporada en processadors mòbils juntament amb una CPU i altres parts.

Probablement el mateix succeeix amb les seves tècniques i tecnologies de maquinari de rapinatge. La imaginació no ha fet publicacions públiques sobre qui autoritza la seva tecnologia raytracing, però podem especular.

El mercat de GPU per a mòbils és fluid. Es guanyen els contractes i es perden els contractes. Els fabricants de processadors mòbils sempre busquen una avantatge sobre la seva competència en termes de rendiment, eficiència energètica, cost i característiques. Si bé Imagination i Apple tenen una relació diferent avui en dia, altres fabricants de xips necessiten peces de GPU, inclòs MediaTek. Més enllà de MediaTek, hi ha altres possibilitats, no només en el mòbil, sinó també en altres mercats com l'automoció, l'oci per a la llar i la medicina.

Samsung s’allunyarà mai del seu actual proveïdor de GPU? Què passa amb Huawei? Hi ha algun lloc per a PowerVR al costat de les CPU de tauletes d'Intel? Què passa amb Pinecone de Unisoc o Xiaomi o, fins i tot, la pròxima iteració del processador NUCLUN de LG?

Embolicar

Les GPU PowerVR són l’opció alternativa de GPU de l’ecosistema d’Android després de les ofertes de Qualcomm i Arm. Encara hem de veure una GPU mòbil basada en Furian en un xip real i seria interessant veure’n una. Amb l’arribada de l’aprenentatge de màquines mòbils i les promeses d’una possible tecnologia de raytracing en processadors mòbils, tots seria prudent que estiguem atents a la imaginació, perquè tots ens sorprèn veure en què apareixen les GPUs PowerVR.